[摘? ?要]結(jié)合蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)“體驗(yàn)大氣壓的存在”的實(shí)驗(yàn)教學(xué),從實(shí)際教學(xué)出發(fā),對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),可大大提高實(shí)驗(yàn)的可行性和成功率。再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶骄?,使學(xué)生對(duì)大氣壓概念的理解提升一個(gè)層次,并讓學(xué)生體會(huì)獨(dú)立思考及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度在科學(xué)研究中的重要性。
[關(guān)鍵詞]初中物理;實(shí)驗(yàn)改進(jìn);邏輯思維;大氣壓
[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058(2019)20-0054-02
物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),在物理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展過程中,物理實(shí)驗(yàn)自始至終占有極為重要的地位。如果把物理這門學(xué)科比作高樓大廈,那么物理概念就是構(gòu)成這座大廈的基石。而承載著物理思想方法的物理概念,因?yàn)榫哂懈叨鹊某橄笮院湍毿裕瑢?duì)初中生來說往往難于理解。比如“大氣壓”概念,由于大氣看不見、摸不著,所以學(xué)生對(duì)大氣壓的理解比較困難。為此,教師必須借助相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn),使大氣壓概念變得形象、生動(dòng)。下面,筆者從實(shí)際教學(xué)出發(fā),對(duì)蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)“體驗(yàn)大氣壓的存在”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),并對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了更深層次的思考與探索。
一、對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
蘇科版物理八年級(jí)第9章第3節(jié)“體驗(yàn)大氣壓的存在”實(shí)驗(yàn)如圖1所示。實(shí)驗(yàn)過程非常簡(jiǎn)單:在易拉罐內(nèi)加入少量的水,用酒精燈加熱至有白氣冒出后停止加熱,再將罐口密封,接著就能看到易拉罐扁了。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體驗(yàn)大氣壓的存在。
本實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯,但有一個(gè)不易操作的地方,就是罐口的密封。書本上使用的密封材料是橡皮泥。筆者也嘗試了,并安排了一個(gè)班級(jí)的學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),共48人,每?jī)扇艘唤M,分成24組。先用干橡皮泥密封,由于橡皮泥較硬,容易造成漏氣,密封性不理想,24組僅有11組成功。后來在橡皮泥中加水,再次嘗試,發(fā)現(xiàn)加了水的橡皮泥密封性有所改善,但非常油滑,手感極差,也僅有14組成功。
第二個(gè)班級(jí)的學(xué)生依然分成24組,使用了面團(tuán)密封,遇到了以下問題:(1)加水量不易控制,需反復(fù)嘗試,浪費(fèi)較多時(shí)間;(2)揉好面團(tuán)后時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)變干,不能重復(fù)使用。學(xué)生成功率也不高,僅14組成功。
后來在汽車內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一塊硅膠防滑墊,平時(shí)用來放置手機(jī),如圖2所示,它的質(zhì)地非常柔軟,表面十分光滑。嘗試用它來密封,不僅操作簡(jiǎn)單,而且密封效果非常好,沾水后效果更佳。在第二學(xué)年,筆者安排了25組學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),有22組成功,成功率明顯高于前兩次實(shí)驗(yàn)。
因此,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的器材選取中舍棄了橡皮泥,加入了硅膠防滑墊,這就是筆者對(duì)本實(shí)驗(yàn)的小小改進(jìn)。
二、對(duì)實(shí)驗(yàn)的再思考
本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象非常明顯:易拉罐扁了??吹竭@個(gè)現(xiàn)象,我們會(huì)自然而然地提出第一個(gè)問題:易拉罐為什么扁了?這個(gè)問題很多學(xué)生都能給出答案:被大氣壓扁了。這樣回答的學(xué)生往往是已經(jīng)預(yù)習(xí)過或已經(jīng)有了大氣壓概念,而對(duì)于完全沒有大氣壓概念的學(xué)生來說,這樣的答案得仔細(xì)推敲一下,因?yàn)榧葲]有看見大氣,也沒有看見“壓”的動(dòng)作,憑什么說是被大氣壓扁了呢?很難理解。因此,僅從這個(gè)實(shí)驗(yàn)就證明大氣壓的存在似乎有點(diǎn)草率。
再來推測(cè)一下給出“被大氣壓扁了”這個(gè)答案的學(xué)生的思維過程,這個(gè)答案多半是從書上看來的,未必是他自己得出來的。因此,教師可提出第二個(gè)問題:你為什么認(rèn)為是大氣把易拉罐壓扁了?不要說是書上說的或者學(xué)教師講的,強(qiáng)調(diào)你是怎么認(rèn)為的。此時(shí),學(xué)生才開始真正地思考這個(gè)問題,他們會(huì)給出各種各樣的答案,其中比較合理的答案是:因?yàn)橹挥写髿馀c易拉罐接觸。這個(gè)答案表面上合情合理,但是仔細(xì)推敲一下:大氣的確與它接觸,但是只要與易拉罐接觸,就一定是大氣把它壓扁的嗎?“接觸”和“壓扁”有必然的因果關(guān)系或邏輯關(guān)系嗎?未必。打個(gè)比方:警察破案時(shí),誰(shuí)和死者接觸誰(shuí)就是兇手嗎?如果這樣辦案,最終法官的判決一定是“證據(jù)不足”。同理,在本實(shí)驗(yàn)中,僅從大氣與易拉罐接觸,就判定是大氣把它壓扁了,同樣“證據(jù)不足”。
為了獲得更充分的證據(jù),緊接著就提出第三個(gè)問題:如何進(jìn)一步證明的確是大氣把易拉罐壓扁了?此問題比較難,根據(jù)歷年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),幾乎沒有學(xué)生能回答。因此,可適當(dāng)給予提示:能否從反面證明?這樣的提示不僅能幫助學(xué)生思考,還能起到很好的引導(dǎo)作用。有了這個(gè)提示,頭腦靈活的學(xué)生就會(huì)想到:如果外部沒有空氣會(huì)怎樣?
為了探究易拉罐外部沒有空氣的情況下是否會(huì)被壓扁,就必須考慮第四個(gè)問題:如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)?!蓖ㄟ^實(shí)驗(yàn)來證明是最有效、最客觀的方式。
三、對(duì)實(shí)驗(yàn)的再設(shè)計(jì)
由于要抽走易拉罐外部空氣,所以需要抽氣機(jī)、真空罩。但考慮到真空罩的體積、易拉罐的密封等問題,我們不能將易拉罐放進(jìn)真空罩內(nèi)。因此,我們改放一個(gè)已經(jīng)被大氣壓扁了的礦泉水瓶子,并擰緊瓶蓋,如圖3所示。抽走瓶子外部空氣,觀察瓶子還會(huì)被壓扁嗎?
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,抽出空氣后,瓶子會(huì)鼓起來,這說明沒有空氣,瓶子就不會(huì)被壓扁。接下來如果把真空罩的
閥門打開,讓空氣進(jìn)入,我們會(huì)看到瓶子再一次被壓扁,這說明有空氣,瓶子就會(huì)被壓扁。
至此,我們從正反兩個(gè)方面證明了:的確是空氣把瓶子壓扁了。證據(jù)更加充分。此時(shí)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論:大氣對(duì)處在其中的物體有壓強(qiáng)。
四、對(duì)實(shí)驗(yàn)的反思
縱觀整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,通過正反兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了大氣壓的存在。正面實(shí)驗(yàn)是書本推薦的,此實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯,但實(shí)際教學(xué)中開設(shè)率并不高,其中主要原因可能就是找不到合適的密封材料,導(dǎo)致成功率不高,實(shí)驗(yàn)效果大打折扣。使用硅膠防滑墊后,實(shí)驗(yàn)的可行性和成功率都大大提高了,可以安排分組實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生親自動(dòng)手感受實(shí)驗(yàn)帶來的精彩與震撼。
反面實(shí)驗(yàn)其實(shí)非常簡(jiǎn)單,不管是可行性,還是成功率,都非常高。因此,在實(shí)際教學(xué)中完全可以應(yīng)用,學(xué)生的反響非常熱烈,效果顯著。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)論的得出顯得順理成章、證據(jù)充分!
這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)間的銜接與過渡,可通過四個(gè)問題來實(shí)現(xiàn),這四個(gè)問題逐層遞進(jìn),學(xué)生對(duì)問題的感受應(yīng)該是:一開始信心滿滿地認(rèn)為“我知道答案”,但仔細(xì)推敲后又會(huì)對(duì)自己的答案產(chǎn)生懷疑,這種思維上的沖突促使他們一步一步地接近真相。學(xué)生記住實(shí)驗(yàn)結(jié)論只是對(duì)前人知識(shí)的繼承,而對(duì)這些問題的思考才是對(duì)科學(xué)家思想的繼承。
“學(xué)而不思則罔”, 如果盲信:教師說的都是對(duì)的,課本上說的都是對(duì)的,權(quán)威說的都是對(duì)的……這樣一味盲從,那問題就大了。現(xiàn)實(shí)中,確實(shí)有些學(xué)生的思維就是這樣的,要是問他為什么,他會(huì)回答:“書上說的,哪一個(gè)老師說的,哪個(gè)專家說的。”這種人云亦云,無理性地盲從是不可取的?!氨M信書不如無書?!睍乔叭酥R(shí)的凝練,要轉(zhuǎn)化成自己的知識(shí),必須學(xué)會(huì)獨(dú)立思考,融入自己的認(rèn)知。
重視證據(jù)的積累和嚴(yán)密的邏輯思維是從事科學(xué)研究必備的專業(yè)素養(yǎng)。證據(jù)是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的依據(jù),現(xiàn)實(shí)中有些學(xué)生為了貪圖省力,簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使得數(shù)據(jù)不具備充足的普遍性,甚至有學(xué)生為了湊出實(shí)驗(yàn)結(jié)論偽造數(shù)據(jù),這些都是有違科學(xué)精神的。還有很多學(xué)生對(duì)各個(gè)物理量之間的因果關(guān)系、先后順序、邏輯關(guān)系理解不透,“甲”和“乙”誰(shuí)決定誰(shuí)?在多個(gè)物理量中,誰(shuí)和誰(shuí)有關(guān)?這些問題通常使學(xué)生感到頭疼。因此提高學(xué)生搜集證據(jù)和邏輯思維的能力至關(guān)重要。
綜上所述,實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)需要經(jīng)歷反復(fù)的嘗試和多次的失敗,更需要平時(shí)的細(xì)心觀察,做個(gè)生活的有心人。實(shí)驗(yàn)的目的不應(yīng)只是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的關(guān)注,更應(yīng)該關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程中物理思想和科學(xué)精神的滲透。
[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]
[1]? 吳沛儒.借助物理實(shí)驗(yàn) 優(yōu)化概念生成[J]. 學(xué)苑教育,2016(24):93 .
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(責(zé)任編輯 易志毅)